牡丹江市天仙宮滑坡穩定性分析與治理措施

劉海濤LIU Hai-tao

（中鐵二十局集團第六工程有限公司，西安 710016）

（The No.6 Engineering Co.，Ltd.of China Railway 20th Bureau Group，Xi'an 710016，China）

0 引言

天仙宮滑坡地處黑龍江省牡丹江市興隆鎮東山的西坡，著名道教圣地天仙宮位于該滑坡體上，201 國道從滑坡前緣切腳通過，嚴重威脅天仙宮和201 國道的安全，急需進行治理。通過勘察查明了該滑坡的形成機理，分析了其穩定狀態，提出了合理的治理措施。

1 滑坡形態特征、邊界條件與物質組成

1.1 滑坡形態特征 天仙宮滑坡地處丘陵，地面標高230～265m，坡度由前緣的12°左右增至后緣穩定山體的近30°。天仙宮建筑群位于整個滑坡體后緣。

天仙宮滑坡最早滑動始于1975 年左右，1994 年9 月和2000 年7 月發生兩次明顯的滑動。目前，天仙宮滑坡主滑方向為SW70°，東西方向長約285m，南北方向寬約150m。面積約40000m2，體積約4.0×105m3。根據滑坡以前滑動情況、現有地形地貌、現有滑坡體特征及人類工程活動情況，確定已在原有滑坡的中下部發育為一新滑坡，所以該滑坡由兩個次級滑坡組成：上部原有滑坡及中下部新發育滑坡。牡丹江市南環路（201 國道）滑坡體前緣通過，滑坡體西南為一池塘，長約50m，寬約15m。滑坡體前緣靠后有一片柏樹林，柏樹東倒西歪，是典型的醉漢林，地表裂縫已不明顯。滑坡后緣已卸載5～6m，拉張裂縫不復存在，但圈椅狀地形仍較為明顯，并且有泉水出露。

圖1 天仙宮滑坡平面圖

圖2 天仙宮滑坡1-1′剖面圖

1.2 滑坡邊界條件 天仙宮滑坡曾經發生過兩次較大規模滑動，滑坡周圍錯動明顯，周界清晰。滑坡后緣滑坡壁高8～10m，滑坡滑動后，后緣部分滑體被清運走，拉張裂縫不復存在，局部有泉水出露；但由于修建天仙宮在滑坡中部堆積大量雜填土，在滑坡中部形成了新的滑坡后壁，裂隙明顯。滑坡壁以外，東側和南側均為松樹林，樹木茂密地形較陡，坡面坡度約20°。滑坡南側為一條自然沖溝，溝深3～5m，寬8～10m，流水匯入位于滑坡體西南側水塘。滑坡體西部前緣有一片松樹林，樹木受滑坡滑動作用明顯，形成醉漢林，地表裂縫已不明顯。牡丹江市南環路（201 國道）從滑坡體西側前緣通過，緊鄰公路西側為老201 國道舊路，舊路西側為農田。滑坡體北側為穩定山體，地表松樹茂密，坡腳公路開挖部位有砂巖出露。

1.3 滑坡物質組成

1.3.1 滑體 滑體：雜填土和粉質粘土混夾粉細砂，其中雜填土成分較為復雜，基本由建筑垃圾和灰色粉質粘土組成；粉質粘土混夾粉細砂，粉細砂約為10%～30%，黃～黃褐色，稍密，濕，可塑，開挖探井中井壁四周有流沙現象，土質較為松軟。新發育滑坡滑體中前部厚度約11.27m，兩側厚度6.32m-10.08m，前緣滑體厚度約5.49m，滑體比較厚。原有滑坡滑體前部厚度在7m～9m 之間，滑體比較厚。

1.3.2 滑帶 新發育滑坡中，在ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5、ZK7、ZK9、TJ2 中均見滑帶，滑帶：淤泥質粘土，為湖相沉積物，灰黑～黑，呈可塑～軟塑狀，混夾粉砂，含量10%以下，含大量腐殖質，有較濃腥味。最大厚度為10m（ZK4），滑帶土的粘土礦物成分反映了滑帶土的弱透水性及較強的吸水性，滑帶吸水軟化對滑坡體穩定不利。

滑面形態從縱剖面上可以出：滑面呈折線型，據鉆孔和探井揭露，滑帶厚度0.2m-0.5m，滑面傾角0°-45°。

原有滑坡滑帶主要為粉質粘土夾粉細砂，位于與下覆地層的接觸帶上，局部滑帶為強風化粉砂質泥巖。滑面呈折線型，滑面傾角0°-42°。

1.3.3 滑床 滑床：由白堊系猴石溝組砂巖構成，由上到下依次如下：粉砂質泥巖，灰黑～灰黃色，強風化，泥質膠結，局部成巖較差，強度較差。粉細砂巖：黃色，強風化，鈣質膠結，塊狀結構，粒狀構造。中砂巖：黃色，強風化，鈣質膠結，塊狀結構，粒狀構造。

2 滑坡近期變形特征和影響因素

2.1 滑坡近期變形特征 2008 年對天仙宮滑坡進行詳細勘查期間發現：天仙宮滑坡后緣泉水發育，局部位置地下水位距地表僅0.5m，泉水不斷滲入滑坡體，對整個天仙宮滑坡的穩定性極為不利。天仙宮圍墻發育有多處明顯裂縫（新發育滑坡后緣），據天仙宮工作人員介紹，裂縫仍在緩慢發展，天仙宮西南側場地仍有緩慢下沉跡象，使天仙宮圍墻局部開裂倒塌。諸多現象表明，天仙宮滑坡仍處于不穩定狀態。目前，天仙宮滑坡仍存在緩慢變形跡象。

2.2 滑坡影響因素分析評價

2.2.1 地下水和地表水 天仙宮滑坡地下水豐富，滑坡后緣有泉水出露，由于修建天仙宮開挖山體破壞了泉水的原始的徑流方向，造成地下水大量進入滑坡體內，對滑坡穩定產生不利影響。天仙宮滑坡地勢較低，滑坡前緣現在仍有一小型水塘，地表水豐富，滑坡后方地表匯水面積較大，后緣地表水的匯集入滲也不利于滑坡的穩定。

2.2.2 前緣卸載 2001 年修建牡丹江市南環路（201國道），南環路在滑坡前緣通過，由于開挖路基造成滑坡前緣大量卸載，降低了滑坡的穩定性。

2.2.3 后緣加載 1994 年天仙宮發生大規模滑坡后，天仙宮工作人員動用大型機械對后緣卸載5～6m，這有利于滑坡體的穩定，增加了原有滑坡的穩定性。但近年來，為擴大天仙宮大院的面積，在滑坡中部靠后的位置堆填了大量建筑垃圾，加大了滑坡推力，降低了滑坡的穩定性，并在原有滑坡基礎上發育為一新的滑坡。

綜上，地下水和地表水的滲入、前緣卸載和后緣加載是影響天仙宮滑坡的主要因素。

3 滑坡形成機制和破壞模式

3.1 滑坡形成機制分析 天仙宮新發育滑坡滑體主要為松軟的粉質粘土夾粉細砂，下伏軟塑狀的淤泥質粘土。滑床為較完整的猴石溝組中砂巖和泥質粉砂巖。淤泥質粘土及粉砂質泥巖為相對的隔水層，降水入滲后在軟弱泥巖夾層附近聚集，造成土體軟化潤滑，進而形成滑帶。由于坡頂的人工填土加載，增加了滑坡的下滑力，滑體在重力作用下沿滑帶發生滑動產生山體滑坡。引發整個滑坡的滑動。

3.2 滑坡破壞模式 天仙宮新發育滑坡在運動形式上屬于推移式滑坡，在強降雨等誘發因素影響下一旦失穩會以較高速度向下滑動，向下滑動的下拽力會牽引原有滑坡的滑動，使位于原有滑坡上的天仙宮大殿和圍墻會開裂傾斜倒塌，對這一道教勝地造成毀滅性破壞，新發育滑坡體前緣將推覆牡丹江市南環線（201 國道），造成這一交通要道的中斷。

4 滑坡穩定性分析

4.1 計算模型 天仙宮滑坡坡體主要有粉質粘土夾粉細砂組成，滑床是白堊系猴石溝組中砂巖和泥質粉砂巖，新發育滑坡軟弱淤泥質粘土層為滑帶，原有滑坡的滑帶為粉質粘土夾粉細砂，天仙宮滑坡穩定性計算的剖面按1-1＇、2-2＇、3-3＇3 條縱剖面進行，圖3 是1-1＇剖面簡化計算模型。

圖3 天仙宮滑坡1-1＇ 計算簡圖

4.2 計算參數的確定 滑帶土抗剪強度參數的選取合理與否，對滑坡穩定性計算起到關鍵性的作用，滑帶土的抗剪強度指標主要是根據室內試驗結果、參數反演以及經驗數值來確定，由于野外取樣時對試樣的干擾大，室內試驗制樣時對試樣的干擾也比較大，做出的抗剪強度指標變異性太大，由于上述原因，室內試驗的滑帶土的物理力學指標可靠性差。所以對于新發育的滑坡，滑帶的抗剪強度指標主要是根據參數反演結合經驗數值同時參考室內試驗綜合分析得出，反演的工況為目前所處工況，假定當前滑坡穩定性系數Fs=1.0；對于原有滑坡，地形無法恢復，無法進行反演分析計算其參數，只能結合室內試驗、經驗與新發育滑坡反演參數的結果，得出抗剪強度參數。滑帶的抗剪強度參數綜合取值見表1。

表1 天仙宮滑坡滑帶土抗剪強度參數取值

4.3 計算工況 運用極限平衡—傳遞系數法法對天仙宮滑坡1-1＇、2-2＇、3-3＇剖面進行穩定性進行計算，穩定性計算采用傳遞系數法，滑坡坡面地形線及滑動面均被簡化為折線。

綜合考慮滑坡的工程地質條件，變形破壞特點及可能造成的危害，計算工況如下：

設計工況：工況Ⅰ—自重；工況Ⅱ—自重+地下水；

校核工況：工況Ⅲ—自重+暴雨+地下水；

地下水在滑體裂隙中產生滲透壓力，所以考慮動水壓力作用，設計工況中，剖面的穩定性計算都按有地下水動力作用計算；地下水位以上的滑體取天然重度，地下水位以下取飽和重度；

暴雨對滑坡穩定性的影響還表現在增大滑體土的重度，降低滑帶土抗剪強度等方面；在久雨暴雨情況下，滑體土重度取飽和重度。

4.4 穩定性計算結果 采用傳遞系數法計算，計算結果見表2 和表3。

表2 天仙宮滑坡（新發育）穩定性系數計算結果

表3 天仙宮滑坡（原有）穩定性系數計算結果

從穩定性計算結果可以看出，新發育的滑坡在自重情況下滑坡處于穩定狀態；在現狀地下水位情況下，主剖面1-1 剖面計算穩定系數為1.03，2-2 剖面和3-3 剖面計算穩定系數分別為1.039 和1.042，滑坡處于欠穩定狀態，在暴雨加地下水位狀態下，滑坡處于欠穩定-不穩定狀態，滑坡失穩可能性較大；原有滑坡每條剖面的穩定性系數均大于1.25，自身是穩定的，對新產生的滑坡沒有推力作用，它的穩定性受新發育滑坡的影響，當新發育滑坡滑動時，由于牽引作用很可能會使其滑動。

4.5 滑坡推力計算 利用極限平衡法求得滑坡各個剖面各種工況下的推力如表4。

表4 天仙宮滑坡（新發育）滑坡推力計算結果

經計算，原有滑坡獨立存在時各個剖面的滑坡推力均為負數，表明原有滑坡沒有推力作用于新發育的滑坡，是新發育的滑坡牽引原有滑坡運動。

綜合判斷，天仙宮滑坡整體上是欠穩定的，在連續暴雨的情況下，滑坡發生滑動的機率較大，因此，采取工程防治措施是十分必要的。

5 滑坡綜合治理措施

根據已查明的天仙宮滑坡的特征，同時考慮到防治工程的施工環境、經濟合理性與環境適應性，為保護天仙宮大殿和大院的安全，考慮采用抗滑樁阻滑，滑坡后緣修建地下排水盲溝，滑坡外圍修建地表截、排水溝的滑坡治理方案，根據實際情況，對修建截水盲溝而破壞的現有擋土墻的位置重新修建一道擋土墻。抗滑樁的位置位于新發育滑坡的后緣，原有滑坡的前緣，這樣不但可以降低新發育滑坡的后緣推力，增大其穩定性，而且可以阻止原有滑坡的滑動，保護天仙宮大殿的安全。

具體治理方案如下：沿西側圍墻布置一排抗滑樁，共設置抗滑樁20 根，其中截面尺寸為1.6m×2.4m 的A 型樁8 根，樁長25m，截面尺寸為1.2m×1.5m 的B 型樁12 根，樁長17m。滑坡外圍設計地表截排水溝A/B/C 三種型號，其中A 型截、排水溝358.75m，B 型排水溝97.43m，C 型排水溝240.56m。滑坡后緣設置埋深7.5～9m 的截水盲溝76.09m，中間設置2 個檢查井，盲溝匯集的地下水通過排水涵管匯入地表排水溝。設計排水涵管長66.25m。在現有擋土墻位置重新修建一道長97.43m 的擋土墻。

6 結語

通過勘察查明了天仙宮滑坡的滑坡形成機理，結果表明，新發育的滑坡在自重情況下滑坡處于穩定狀態；在現狀地下水位情況下，滑坡處于欠穩定狀態，在暴雨加地下水位狀態下，滑坡處于欠穩定-不穩定狀態，滑坡失穩可能性較大；原有滑坡處于穩定狀態。針對滑坡體設置了抗滑樁、地下排水盲溝、地表截排水溝等綜合治理方案，經過五個雨季的檢驗，至今運行良好，說明治理效果是有效的。

[1]黑龍江省牡丹江地質工程勘察院.牡丹江新建外環路（201國道）對天仙宮滑坡影響現狀調查報告[R].2001，11.

[2]中華人民共和國國土資源部.DZ/T 0218－2006，滑坡防治工程勘察規范[S].北京:中國標準出版社,2006.

[3]中華人民共和國國土資源部.DZ/T 0219－2006，滑坡防治工程設計與施工技術規范[S].北京:中國標準出版社,2006.

[4]中華人民共和國建設部.GB50330－2002，建筑邊坡工程技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2002.

[5]GB 50021－2001，巖土工程勘查規范[S].